(57)【要約】【課題】  製造設備の大型化を伴わず、且つ高精度の散光を実現するような導光板の提供を目的とする。【解決手段】  本発明の導光板は、板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、光源から導入された光線を前記反射面から出射面に対して反射すると共に、該出射面の表面には樹脂凸部が配設され、該出射面から面分布光線が射出する構造とする。樹脂凸部は印刷法などにより設備を大型化せずに高精度に形成することができ、界面などの屈折率差から所要の散光を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、光源から導入された光線を前記反射面から出射面に対して反射すると共に、該出射面の表面上には樹脂凸部が配設され、該出射面から面分布光線が射出することを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記出射面の表面に配設される前記樹脂凸部は直線状若しくは曲線状の突条部からなることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記突条部はスクリーン印刷により塗布された後硬化されて形成されることを特徴とする請求項２記載の導光板。
【請求項４】
前記板状部材は透明樹脂材料により形成されることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項５】
板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、光源から導入された光線を前記反射面から出射面に対して反射すると共に、該出射面の表面上には樹脂凹部が配設され、該出射面から面分布光線が射出することを特徴とする導光板。
【請求項６】
板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、該出射面から面分布光線を射出させる導光板の製造方法において、
前記板状部材の裏面に複数の反射用パターンを形成する工程と、
前記板状部材の表面に光硬化型樹脂を所要のパターンとなるように塗布する工程と、
前記板状部材の表面に形成された所要のパターンの光硬化型樹脂を硬化させる工程とを有することを特徴とする導光板の製造方法。
【請求項７】
前記複数の反射用パターンは、超音波加工により形成されることを特徴とする請求項６記載の導光板の製造方法。
【請求項８】
前記板状部材の表面への前記光硬化型樹脂の塗布はスクリーン印刷により行われることを特徴とする請求項６記載の導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を発光面全体に広げて光を射出するための導光板とそのような導光板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、液晶表示装置のバックライトなどの光源として、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）や冷陰極管などで光を発生させ、その発光ダイオード素子や冷陰極管からの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。このような面発光装置においては、通常、導光板の一側面に発光ダイオード素子などが並べられるように配列され、その側面から入射した光が導光板の一方の主面で反射して対向する側の主面より射出する。導光板の一方の反射を行う主面には、複数の反射用のドットが形成され、この複数のドットによって側面から入射した光が射出面に対して反射されることになる。
【０００３】
また、導光板の射出面側には、導光板からの光を散乱させるためのプリズムシートを設けた構造のものや、更には導光板の片面や両面に散光機能を発揮するためのプリズム形状部を形成するプリズムシートレス構造の導光板なども知られている。ところで、前述のプリズム形状付き導光板を製造する一般的な方法に、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂を射出成形する方法がある。これは所望のプリズム形状と相対する形状の金型を精密加工により製作し、高圧力の射出成形機で成形する方法である。また、溶融樹脂を押圧成形してシート化するプロセスでプリズム形状を形成する方法も知られている（例えば特許文献１参照。）。また、円筒形状材（ローラー）の表面に切削加工により微細で高精度な形状を刻み、その円筒形状材の内部にヒーターを配置して熱を伝達しながら円筒形状材の表面に当接する樹脂表面を加工して、微細で高精細なプリズム形状を有した導光板を製造する技術も知られている（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１３２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のような方法で、散光のためのプリズム形状部を形成することは次のような問題を生じていた。先ず、溶融樹脂を押圧成形してシート化するプロセスでプリズム形状を形成する方法においては、大型の押圧成形装置が設備として必要であり、シート状であることから導光板として必要な厚みを確保するのが容易でないという問題が生ずる。また、熱ローラーを熱可塑性樹脂の表面に当接させて、所望の微細で高精細なプリズム形状を形成する技術では、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、透明塩化ビニール樹脂などの熱可塑性樹脂板を加熱するプロセスが不可欠であり、熱可塑性樹脂を加熱した場合には加熱による歪みなどで樹脂の屈折率が変化して、仮に設計通りのプリズム形状を得ても光線の進行が設計通りとならないと言う問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、製造設備の大型化を伴わず、且つ高精度の散光を実現するような導光板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の導光板は、板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、光源から導入された光線を前記反射面から出射面に対して反射すると共に、該出射面の表面には樹脂凸部が配設され、該出射面から面分布光線が射出することを特徴とする。
【０００８】
本発明の導光板によれば、当該導光板の出射側の表面には樹脂凸部が配設される。樹脂表面自体を加工して凹凸に形成されるものではなく、板状部材と樹脂凸部の間には界面が存在し、反射面側から所要の角度で入射する入射光はその界面で屈折して散光するように射出する。また、樹脂凸部の表面でも所要の屈折が生じて、光を散らすことができ、全体としての面発光の面内均一化を図ることが可能である。
【０００９】
本発明の導光板の好適な実施形態によれば、前記出射面の表面に配設される前記樹脂凸部は直線状若しくは曲線状の突条部からなる構成にすることができ、また、前記突条部はスクリーン印刷により塗布された後硬化されて形成されるものとすることができる。更に導光板の反射面には複数の反射用のドットが形成されるものとすることができ、導光板の板状部材は透明樹脂材料により構成されるとすることができる。
【００１０】
また、本発明の板状部材の互いに対向する出射面と反射面を有し、該出射面から面分布光線を射出させる導光板の製造方法において、前記板状部材の裏面に複数の反射用パターンを形成する工程と、前記板状部材の表面に光硬化型樹脂を所要のパターンとなるように塗布する工程と、前記板状部材の表面に形成された所要のパターンの光硬化型樹脂を硬化させる工程とを有することを特徴とする。このような光硬化型樹脂を塗布し、所要のパターンに硬化させることで、光の散乱に必要な形状を板状部材を加熱したり、或いは切削することなく形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の導光板によれば、樹脂凸部によって板状部材との界面や樹脂凸部と外部の界面でそれぞれ反射面からの光を屈折させることができ、例えば光硬化型樹脂などを所要のパターンに形成することで、製造設備の大型化を伴わず、且つ高精度の散光を実現するような導光板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の導光板の好適な実施形態について、図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は本実施形態の導光板１０の斜視図であり、図２は図１のII−II線断面図である。また、図３は本実施形態の導光板を用いた画像表示装置を示す概略断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の導光板１０は、互いに対向する出射面１２と反射面１１をそれぞれ主面とする透明合成樹脂からなる板状部材であり、例えばポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート（PMMA）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂(PS)、スチレン・アクリロニトリル樹脂(SAN)、ウレタン樹脂、シクロオレフィン樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂、非晶性フッ素系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニルエステル樹脂などの各種の透明性高分子材料を用いることができ、これらの変性材料や複数の樹脂材料の組み合わせであっても良い。また、導光板１０の一部若しくは全面に蛍光材料を含有するような構造を有していても良い。
【００１４】
導光板１０の底面側は反射面１１であり、反射面１１の表面から略四角錐状に複数の反射ドットとして機能する凹部１３がマトリクス状に配列されるように形成されている。なお、凹部１３の形状は円錐や三角錐、六角錐などの他の角錐状でも良い。また、凹部１３の位置もマトリクス状に整然と配列されたものに限定されず、反射する光の分布が均一化するように例えば反射面の中央付近や光が入射する側面から遠い領域で凹部１３が密に配されるようなパターンであっても良い。また、反射面１１に形成されるものとして、反射ドットに限らず、反射用の溝や突条部などを形成しても良い。
【００１５】
導光板１０の表面側は出射面１２であり、この導光板１０の出射面１２上には光硬化型樹脂を塗布後光照射により硬化させた突条部１４が形成されている。この突条部１４は、樹脂凸部としてレンズのように機能する領域であり、出射面１２と突条部１４の間には組成の違いから界面が存在し、反射面１１側から所要の角度で入射する入射光は出射面１２と突条部１４の間の界面で屈折して散光するように射出する。また、突条部１４の表面でも空気と突条部１４を構成する樹脂との間で所要の屈折が生じて、光を散らすことができ、全体としての面発光の面内均一化を図ることが可能である。突条部１４の断面形状は、射出される光線に応じて適宜決定されるものであり、導光板１０の出射面１２より突出していれば、平坦部や角部、或いは凹部を有するような形状であっても良い。
【００１６】
導光板１０の出射面１２上に形成される突条部１４のパターンは、図１に例示するような斜め格子状のパターンであっても良く、正弦波状や鋸歯状のパターンなどでも良い。また、パターンのピッチも全面的に一定の間隔を有していても良く、光を散らす必要がある部分が密となるように配設することも可能である。また、突条部１４は必ずしも直線的な凸部を形成する必要はなく、曲線や点などを組み合わせたパターンであっても良い。また、部分的に突条部１４の大きさが異なっていたり、複数の突条部１４を部分的に重ねたようなパターンを有していても良い。また、部分的に突条部１４の樹脂材料を変えて構成することもでき、樹脂材料を変えることで光の屈折率を適宜制御することができる。また、樹脂凸部の他の例としては、ドット状の微小レンズを複数並べて配するようなものであっても良い。
【００１７】
本実施形態の突条部１４の形成に使用される光硬化型樹脂としては、未硬化状態では液状であり、照射される光により硬化反応を生じ、硬化させることができる各種の紫外線硬化型または可視光硬化型の光硬化型樹脂を用いることができ、例えば、紫外線硬化型シリコーン樹脂、エステルアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、メラミンアクリレート系樹脂、アクリル樹脂アクリレート、不飽和ポリエステル系樹脂などが挙げられる。
【００１８】
また、本実施形態の突条部１４の形成に使用される光源としては、使用する光硬化型樹脂を硬化させる波長域の紫外光又は可視光を得ることができればよく、使用する光硬化型樹脂の硬化特性に応じて選択でき、例えば紫外線硬化型樹脂（ＵＶ硬化樹脂）を用いる場合には、低圧水銀ランプなどの紫外線光源が好適に用いられる。
【００１９】
図３は本実施形態の導光板１０を組み込んで構成される画像表示装置を示す。この画像表示装置は、その側面側に複数のＬＥＤを並べて構成されるＬＥＤアレイ或いは冷陰極管などの光源１５を配しており、この光源１５の導光板１０が配される側とは反対側の周面を覆うような形状で反射部材或いはカバー１６が取り付けられている。導光板１０は反射面１１側が底面側とされ、その出射面１２側が表面側とされる。
【００２０】
導光板１０の反射面１１側には、前述のように複数の反射ドットとして機能するそれぞれ略四角錐形状の凹部１３が形成されており、さらにその反射面１１の底部側には反射板１７が取り付けられている。反射板１７は、導光板１０から底面側に射出した光を導光板１０側に反射する機能を有し、例えば金属箔などを貼り合わせた樹脂板などにより構成される。
【００２１】
導光板１０の出射面１２側には、前述のように樹脂凸部として機能する突条部１４が配設されており、さらにその突条部１４の上側にプリズムシート１８が設けられ、そのプリズムシート１８上に画像セルをマトリクス状に配列させ所要の画像信号によりカラー若しくは白黒の表示を行うための液晶パネル１９が設けられている。突条部１４によって十分な散光がなされ、液晶パネル１９に入射する面状光線の面内均一性が十分な場合には、プリズムシート１８を設けずに省略することも可能である。
【００２２】
このような構造を有する画像表示装置では、光源１５からの光が導光板１０の一側面より入射し、その側面より入射した光に一部は反射面１１に形成された凹部１３によって出射面１２側に反射され、液晶パネル１９に向けて導光板１０より射出される。この時、出射面１２上に配列された突条部１４では、出射面１２と突条部１４の間には組成の違いから界面が存在し、反射面１１側から所要の角度で入射する入射光は出射面１２と突条部１４の間の界面で屈折して散光するように射出する。また、突条部１４の表面でも空気と突条部１４を構成する樹脂との間で所要の屈折が生じて、光を散らすことができ、全体としての面発光の面内均一化を図ることが可能とされることになる。
【００２３】
次に、図４乃至図８を参照しながら、本実施形態の導光板の製造方法について説明する。先ず、図４に示すように、表面２２と裏面２１を対向する主面とする透明樹脂製の板状部材２０を用意する。板状部材２０は、例えばアクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂からなり、所要の板厚を有している。
【００２４】
次に、図５に示すように、このような板状部材２０の裏面２１側に反射ドットとして機能する複数の凹部２３が形成される。これら凹部２３は例えば熱ロールによる凹凸加工や超音波加工などにより形成することができ、局所的な加熱により溶融することで形成される。また、凹部２３の形成に、高周波を利用し高温にした押し当て部材などを用いて加工を施すようにしても良く、また、このような熱加工、熱ロールによる凹凸加工や超音波加工を用いて、凹部に限らず他の突部や溝などを反射面に形成しても良い。
【００２５】
板状部材２０の裏面２１側に凹部２３を形成した後、図６に示すように、スクリーン印刷法により板状部材２０の表面２２側に所要のパターンで、光硬化型樹脂２４を塗布する。すなわち、このスクリーン印刷の際には、所要のパターンを予め有したスクリーン部２５に未硬化の光硬化型樹脂２４を配し、先端部の弾性部材が形成されたスキージー２６によって未硬化の光硬化型樹脂２４を選択にスクリーン部２５の網目を透過させる。このスクリーン部２５の網目を透過した部分で、未硬化の光硬化型樹脂２４が所要の膜厚で板状部材２０の表面２２上に形成される。
【００２６】
続いて、図７に示すように、未硬化の光硬化型樹脂２４に対して紫外線などの樹脂を硬化させる光線を照射し光硬化型樹脂２４を硬化させ、図８に示すように、樹脂凸部として機能する突条部２４を板状部材２０の表面２２上に得る。
【００２７】
このような本実施形態の導光板の製造方法によれば、光硬化型樹脂２４を塗布し、所要のパターンに硬化させることで、光の散乱に必要な形状を板状部材２０を加熱したり、或いは切削することなく、光の面発光が可能な導光板を形成することができる。また本実施形態の導光板の製造方法によれば、光硬化型樹脂２４をスクリーン印刷によって所要のパターンに形成することで、製造設備の大型化を伴わず、且つ高精度の散光を実現するような導光板を得ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、板状部材の裏面側の反射ドットを表面側の突条部の形成より先に形成するものとしているが、板状部材の裏面側の反射ドットを表面側の突条部の形成よりも後に形成することも可能である。また、板状部材は、必ずしも平板状でなくとも良く、一部や全部に曲面を有するような板状部材であっても良い。また、スクリーン印刷により比較的の設備の大型化を伴わずに高精度な印刷が可能であり、複数の板状部材を並べて印刷加工することも可能である。また、樹脂凸部の代わりに樹脂凹部を形成するようにしても良い。更に、表面側にも高周波を用いた熱加工、熱ロールによる凹凸加工、超音波加工を用いて、突部や溝などを該表面に形成し、表面側を樹脂凸部と加工部分の組み合わせとする構造としても良い
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態の導光板の斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の実施形態の導光板を用いた画像表示装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態の導光板の製造方法を説明するための工程断面図であって、板状部材を用意する工程を示す工程断面図である。
【図５】本発明の実施形態の導光板の製造方法を説明するための工程断面図であって、板状部材の裏面に凹部を形成する工程を示す工程断面図である。
【図６】本発明の実施形態の導光板の製造方法を説明するための工程断面図であって、スクリーン印刷工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施形態の導光板の製造方法を説明するための工程断面図であって、光照射による樹脂硬化工程を示す工程断面図である。
【図８】本発明の実施形態の導光板の製造方法を説明するための工程断面図であって、完成した導光板を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  導光板
１１  反射面
１２  出射面
１３  凹部
１４  突条部
１５  光源
１７  反射板
１８  プリズムシート
１９  液晶パネル
２０  板状部材
２１  裏面
２２  表面
２３  凹部
２４  光硬化型樹脂
２５  スクリーン部
２６  スキージー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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